1 南开大学物理科学学院，泰达应用物理研究院，弱光非线性光子学教育部重点实验室，天津 300071
2 南开大学材料科学与工程学院，智能传感交叉科学中心，天津 300350
3 山西大学极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
空间光学模拟计算具有大规模并行计算、低功耗和超快响应速度的信息处理优势，在图像处理、边缘检测和机器学习方面显示出巨大的应用潜力。本文回顾了空间光学模拟计算的发展，着重阐述了空间光学模拟计算结合超表面在不同理论模型及体系中的研究进展与应用，通过引入人工微结构替代传统大尺寸光学元件，推动空间光学模拟计算器件向微型化、集成化发展；总结了基于自旋轨道耦合、拓扑等物理效应的新型空间光学模拟计算最新进展，为实现超带宽高速信息处理提供了新思路；对空间光学模拟计算现有挑战和研究前景进行了分析和讨论。
空间光学模拟计算 空间微分器 傅里叶光学 超表面 光学自旋霍尔效应 光学学报
2023, 43(16): 1623006
1 湖北第二师范学院物理与机电工程学院，湖北 武汉 430205
2 湖北第二师范学院光电材料与元器件研究所，湖北 武汉 430205
应用传输矩阵法研究含缺陷层的函数型光子晶体表面的光自旋霍尔效应，数值计算和分析研究发现，通过调节入射线偏振光的偏振角、入射角、函数型光子晶体周期数、缺陷层光学厚度及入射光波圆频率等，可以实现反射光波和透射光波相对于入射点的横向位移控制。在数值计算中还发现通过调节相应参量可以实现百微米量级透射光波的横移，这些工作可为基于自旋的量子通信以及新型光电器件研究提供理论参考。
材料 函数型光子晶体 光自旋霍尔效应 横向位移 角动量守恒 激光与光电子学进展
2021, 58(23): 2316003
湖南大学信息科学与工程学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 湖南 长沙 410082
理论研究了光自旋霍尔效应(SHEL)中的自旋角分裂现象。通过建立平行和垂直偏振两种情况下光束由玻璃到空气界面的全内反射传输模型，揭示了光自旋霍尔效应中的自旋角分裂与入射角、偏振态以及光束传播距离等因素的定量关系。研究发现只有当入射角大于全内反射角时，角移才会出现，且角移会随着入射角的增大而减小，同时随着光束传播距离的变化而变化。在垂直偏振光入射情况下，由于自旋角分裂的影响，横移会发生反转。光自旋霍尔效应中的自旋角分裂现象可以用菲涅耳反射系数平行与垂直分量相位差的变化来解释。预测光束在损耗介质和多层纳米结构中传输时也存在类似的自旋角分裂现象。
物理光学 光自旋霍尔效应 自旋角分裂 偏振 全内反射
湖南大学信息科学与工程学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 湖南 长沙 410082
从经典电动力学出发，研究了由折射率梯度导致的反转光自旋霍尔效应。通过分析光从光疏介质入射到光密介质和从光密介质入射到光疏介质两种情况，揭示了光自旋霍尔效应中的横移与偏振态、折射率梯度以及入射角等因素的定性关系。当入射角一定时，光从光疏介质入射到光密介质时的水平偏振横移绝对值大于垂直偏振横移，而从光密介质入射到光疏介质的情况正好与之相反，并且传输场的横移方向取决于折射率梯度方向，增大入射角能明显增强光自旋霍尔效应，对某一特定的线偏振光束，其左、右旋圆偏振光分量的横移等值反向。这些研究结果为调控光自旋霍尔效应提供了有效途径。
物理光学 光自旋霍尔效应 横移 折射率梯度 角动量
湖南大学信息科学与工程学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 湖南 长沙 410082
从理论上和实验上研究了转换反射中光自旋霍尔效应的自旋堆积方向的方法，建立了描述光束在空气棱镜界面反射的自旋堆积模型，揭示了横移与光束入射偏振角的定性关系。研究发现，当入射角小于布儒斯特角时，随着入射偏振角的逐渐增大，自旋堆积的方向发生反转。而当入射角大于布儒斯特角时，自旋堆积的方向不再随入射偏振角的变化而反转。结果表明，在光束入射角为确定值且小于布儒斯特角的情况下，可以通过调控光束的入射偏振角转换自旋堆积的方向。转换自旋堆积方向的研究为有效调控光自旋霍尔效应提供了新的途径。
物理光学 光自旋霍尔效应 自旋堆积 弱测量 自旋角动量
湖南大学信息科学与工程学院微纳光电器件及应用教育部重点实验室， 湖南 长沙 410082
研究了光束在空气与电介质分界面传输产生的自旋霍尔效应，揭示了光束重心横移分别与偏振态、折射率差以及入射角三者之间的定性关系。研究发现各光场横移都随偏振参量增大而增大，左、右旋椭圆偏振光的横移等值反向，圆偏振态下的横移比椭圆偏振态下的横移大。改变折射率差的大小，反射光横移随折射率差的增大而减小，但当折射率差接近零时，反射光场横移消失。折射光横移随折射率差的增大而增大。反射光横移随入射角的变化存在极值点，而折射光横移随入射角的变化呈单调性。研究光自旋霍尔效应横移的影响因素可为调控和增强光自旋霍尔效应提供理论依据。
光自旋霍尔效应 横移 折射率差 圆偏振
